Klinoptilolit Dolgulu PVA Membranların Hazırlanması, Karakterizasyonu ve Pervaporasyon ile Desalinasyon Çalışmaları

Creative Commons License

Tırnakçı B., Salt Y., Salt İ., Keyf S.

Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, sa.18, ss.711-718, 2020 (Hakemli Dergi)

Özet

Membran prosesleri; son yıllarda birçok alanda kendine uygulama alanı bulduğu gibi, tuzlu sudan temiz su eldesine dair çalışmalarda da dikkatleri üzerine çekmektedir. Desalinasyon uygulamalarında büyük oranda termal işlemler kullanılmaktadır. Bununla beraber membran uygulamaları su kıtlığının önüne geçebilmek amacıyla büyük önem kazanmaktadır. Membran prosesleri arasında pervaporasyon (yarı seçici buharlaşma), desalinasyona yönelik olarak büyük potansiyele sahiptir ve yoğun membranlar kullanılarak sıvı karışımları ayırmak için kullanılan bir membran prosesidir. Poli(vinilalkol) (PVA) mühendislik uygulamalarında yaygın olarak kullanılan toksik olmayan, suda çözünebilir, biyobozunur, yarı kristalin sentetik bir polimerdir ve pervaporasyon desalinasyon çalışmalarında yüksek performanslı membranların hazırlanmasında yüksek hidrofilitesinden dolayı önemli bir seçenektir. Membranlar genellikle üç ana kategoriye göre sınıflandırılabilir: organik membranlar, inorganik membranlar ve kompozit membranlar. Polimerik matrislere zeolit gibi inorganik malzeme dolgulamaları ile kompozit karışık matrisli membranların (MMM) hazırlanması mümkündür ve bu sayede membran polimer matris ile inorganik dolgu malzemesinin olumlu yönleri polimer membranın fiziksel, kimyasal ve termal özelliklerini iyileştirmek amacıyla tek bir yapıda birleştirilebilir. Bu çalışma kapsamında dolgusuz ve klinoptilolit dolgulanmış (ağırlıkça %10) çapraz bağlı PVA kompozit membranlar çözelti-döküm tekniği kullanılarak hazırlanmıştır. Hazırlanan membranların farklı sıcaklıklarda (30, 40, 50°C) saf su sorpsiyonları belirlenmiş ve pervaporasyon ile desalinasyon çalışmaları 30°C sıcaklıkta 35 g/L NaCl içeren sentetik deniz suyu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan membranlar; taramalı elektron mikroskobu (SEM), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), termogravimetrik analiz (TGA) yöntemleriyle karakterize edilmiştir. Dolgusuz PVA ve klinoptilolit dolgulu PVA membranlar için sırasıyla; 1,1712 kg/m2h ve 0,8271 kg/m2h akı ve permeat numunelerinin iletkenlikleri ölçülerek %99,83 ve %99,89 tuz alıkoyma değerleri elde edilmiştir. Hazırlanan membranların desalinasyon uygulamalarında umut verici özelliklere sahip olduğu ortaya konmuştur.